1T相MoS2復合材料電化學全解水性能研究取得重要進展
我系王訓教授課題組在非貴金屬全解水催化劑的研究方面取得了重要進展，提出了制備非晶態(tài)鎳鈷配合物和1T相MoS2復合全解水催化劑的新方法，在堿性體系中實現(xiàn)了1.44 V電化學全解水過電位（10 mA/cm2處）。相關成果發(fā)表在Nat. Commun.2017,8,15377上，我系博士研究生李灝一是論文的第一作者。
論文提出利用超薄鎳鈷氫氧化物納米片和四硫代鉬酸銨作為前驅(qū)體在氮，氮-二甲基甲酰胺體系中，通過引入水合肼，實現(xiàn)了二硫化鉬從2H和1T的混合相到純1T相的完全轉(zhuǎn)變，并且調(diào)節(jié)了鎳鈷部分的結(jié)晶狀態(tài)，最終形成了非晶態(tài)鎳鈷配合物和1T相MoS2的復合材料。將此復合材料應用于電化學析氫和析氧催化中，加入2.5 ml水合肼的樣品在10 mA/cm2處的過電位分別為70 mV和235 mV，同時能保持24小時的活性。此外在全解水催化當中，該復合材料也展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，在10 mA/cm2處的過電位低至1.44V，同時保持了48小時的穩(wěn)定性。
MoS2存在多種相態(tài)，1T相MoS2為金屬性，2H相則表現(xiàn)為半導體性。二者相比，1T相MoS2導電性更好，極大地改善了催化過程中的電子傳輸，能夠促進電解水的動力學過程，更有利于催化析氫。在此合成體系中，水合肼作為給電子體誘導二硫化鉬發(fā)生完全相變，而鎳鈷配合物則起到了穩(wěn)定1T相MoS2的作用。此外，大量的水合肼在高溫下分解產(chǎn)生的N2、NH3等氣體可以作為氣體模板促進多孔結(jié)構(gòu)的生成，提高材料的孔隙率，進而提供更多的催化活性位點，促進催化傳質(zhì)和氣體滲透。
此研究結(jié)果發(fā)展了一種制備新型1T相MoS2復合材料的策略，同時對非貴金屬復合材料在全解水催化當中的應用有著積極的推動作用。此外，相比于傳統(tǒng)的丁基鋰輔助的插層剝離法，文中提出的水合肼誘導的MoS2完全相變的方法也必將對高產(chǎn)量1T相MoS2材料的合成帶來新的契機。本課題研究得到了中國科技大學宋禮教授等合作者在基于同步輻射光源的X射線近邊吸收精細結(jié)構(gòu)測試方面的大力幫助以及國家自然科學基金委、中國科技部等基金的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/ncomms15377
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